EP2616827A1 - Vorrichtung zur betriebsparameter-überwachung integrierter schaltkreise und integrierter schaltkreis mit betriebsparameter-überwachung - Google Patents

Vorrichtung zur betriebsparameter-überwachung integrierter schaltkreise und integrierter schaltkreis mit betriebsparameter-überwachung

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EP2616827A1
EP2616827A1 EP11767623.9A EP11767623A EP2616827A1 EP 2616827 A1 EP2616827 A1 EP 2616827A1 EP 11767623 A EP11767623 A EP 11767623A EP 2616827 A1 EP2616827 A1 EP 2616827A1
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EP
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operating parameter
operating
monitoring
input signals
parameter monitoring
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
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    • G01R31/31725—Timing aspects, e.g. clock distribution, skew, propagation delay

Definitions

  • the invention generally relates to an apparatus for operating parameter monitoring of integrated ones
  • the operating parameters are in particular the
  • Voltage supply a defined state can be achieved, usually a voltage monitor IC
  • the commonly used voltage monitors contain analog circuits for monitoring the
  • the core voltage for the FPGA Cyclon III from Altera is given.
  • the permissible range is according to the data sheet (manufacturer information):
  • the voltage monitors have to be adapted or calculated to the circuit. Voltage monitors whose undefined range is less than that in the above
  • Example given require higher tolerance requirements, which increases the manufacturing cost.
  • the invention is therefore based on the object, a
  • Integrated circuits or modules are, for example, microprocessors ⁇ C ( ⁇ ; Microprocessor), CPLDs Complex Programming Logic Device (CPLD), FPGA's (Field Programmable Gate Array), ASIC's (Application Specific Integrated Circuit), DSP's
  • the digital circuits or integrated circuits or modules need not be present directly as real modules, they can also be in a abs Statren
  • Hardware description language such as VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Description
  • the invention accordingly provides a device for
  • a signal is generated that indicates that a predetermined threshold of the at least one
  • the two input signals are generated by at least two operating-parameter-dependent devices and are delayed in their switching behavior depending on the instantaneous value of the at least one operating parameter.
  • To the two operating parameters dependent devices is a
  • Delay element has a value such that when exceeding the predetermined threshold of
  • the predicate can indicate this inequality and thus exceed the threshold of the at least one
  • the invention also relates to an integrated circuit with a
  • Predictive element indicates an exceeding of the threshold of the switching time.
  • the device according to the invention thus monitors in general whether the, even by
  • the device may accordingly also be more generally referred to as a switching time monitoring device are designated, wherein the comparison element indicates the exceeding or falling below a threshold of the switching time.
  • inventive device for operating parameter monitoring integrated circuits is the one
  • the time delay should be selected so that upon reaching the limit value of the operating parameter to be monitored, the setup time of an operating-parameter-dependent device just
  • the setup time is no longer complied with and at the output of the operating parameter-dependent device changes the switching state.
  • the setup time of the other operating-parameter-dependent devices should be better adhered to, so that when exceeding the
  • Limit value does not change this value yet.
  • the temporal distance to each other can be very short, as long as the output when exceeding the predetermined limit the operating parameters still an unequal switching state between the two signals is present. This ensures reliable display of the operating parameter overshoot.
  • the generation of the two input signals takes place in response to a common clock, which at the two
  • operating parameter monitoring is by means of another delay element of the clock path of the common clock of the two
  • the operating parameter monitoring is performed in a logic circuit, a microprocessor, a digital signal processor, a CPLD, in an FPGA and / or in an ASIC or comparable integrated circuit or generally in a PLD implemented. So that can mentioned circuits are operated more reliable than before, since when exceeding the operating parameters, a signal for further processing is available that indicates this overshoot.
  • the implementation can be done internally or externally. Accordingly, the device according to the invention can be implemented according to an embodiment of the invention in one of the aforementioned integrated circuits, or externally to one of these integrated circuits
  • operating parameter-dependent delay elements can be realized by means of D flip-flops. These give the signal at its input is synchronous to the clock also applied to them again. Depending on the temperature of the IC, the output has a delay.
  • the flip-flop serves as a measuring instrument or as
  • the comparison element has an exclusive-OR link or an exclusive-or-functionality.
  • the operating parameter monitoring device is the device for providing a derived clock by a frequency divider for the Clock signals formed. It is from the common clock by frequency divider, for example by means of a
  • a voltage monitor for example implemented in an IC. This can be active when the inventive
  • Operating parameter monitoring is no longer active.
  • the operating parameter monitoring according to the invention is preferably responsible for the area directly below the limits of the operating parameters, while the
  • inventive device with at least twice
  • Parallel arrangement is constructed. This can be a
  • an operating parameter monitoring can be set up with two different triggering thresholds.
  • Tripping threshold can activate the signal and if both circuits detect a valid operating range the signal can be withdrawn.
  • more than two elements can be interconnected. In other words, in a development of the invention, a circuit with at least two according to the invention
  • the circuit may be part of an integrated circuit, or at least one integrated circuit
  • Bet wiebsparameter- monitoring devices according to the invention are monitored.
  • Memory functionality includes the signal that the
  • the device according to the invention comprises a memory, in particular in the form of another
  • Memory module with memory functionality to the signal indicating that a given threshold of the
  • FIG. 1a shows an integrated circuit together with a device for operating parameter monitoring according to the prior art in a basic circuit.
  • the behavior of the IC is thus undefined in a certain range outside the allowable or predetermined operating parameters, as outlined in the graph on the right.
  • Fig. Lb shows an integrated circuit together with a device according to the invention for
  • Fig. 2a shows an embodiment of a basic logic circuit for operating parameter monitoring
  • Fig. 2b shows the waveform diagram of the basic logic circuit shown in Fig. 2a for
  • Fig. 2c shows the waveform diagram of the basic logic circuit shown in Fig. 2a for
  • FIG. 3a shows a further exemplary embodiment of a basic logic circuit for operating parameter monitoring of integrated circuits.
  • the lower and upper limits of an operating parameter are simultaneously monitored.
  • Fig. 3b shows the waveform diagram of the basic logic circuit shown in Fig. 3a for
  • Fig. 3c shows the signal waveform diagram of the basic logic circuit shown in Fig. 3a for
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a basic logic circuit for operating parameter monitoring of integrated circuits.
  • Fig. 4 are two
  • FIG. 1 a shows an integrated circuit 1 together with a supply voltage monitoring device 2 according to the prior art. Both components are applied to a printed circuit board 3. Exceeds the
  • Circuit 1 is shown as a dashed line.
  • the area 9 is the area in which the integrated circuit 1 operates in an inadmissible operating range, but this is not recognized by the supply voltage monitoring 2. In this area, the functionally correct working of the integrated circuit 1 can not be guaranteed. If an IC is operated out of range
  • the registers contained therein switch more slowly. This leads to longer signal propagation times, as a result of which the setup times (also referred to as "setup time") for a subsequent register can not be adhered to, resulting in incorrect behavior.
  • Fig. 1b shows an integrated one
  • Circuit 1 in which an inventive device for operating parameter monitoring 10 is implemented, in a basic circuit. It will be in one
  • Input signals S2, S3 compared.
  • the input signals S2, S3 are dependent on two operating parameters
  • Components of the integrated circuit brings the Advantage that the monitoring is as closely as possible exposed to the same conditions as the actual function of the integrated circuit. For example, it can be much hotter in the IC than outside, including the
  • Supply voltage may be in IC Due to
  • Voltage drops on the supply path may be different than external.
  • Each IC may be due to
  • the manufacturing tolerances, the temperature and the supply voltage generally determine together the limit of a correct function of a
  • Operational parameters can thus independent of the nature of the operating parameters or the presence of
  • Input signals S2, S3 are currently still in phase with each other. If, however, a delay element 14 is introduced into the operating parameter monitor 10 (in FIG for example, before the operating-parameter-dependent
  • Input signals S2, S3 are no longer in phase. If the delay value is chosen such that the setup time of this operating-parameter-dependent device 13 in the
  • This signal can now be further evaluated, for example as a reset signal or as a signal for circuits which the
  • a delay line almost arbitrarily predetermined, it can be chosen such that one of the input signals S2 or S3 changes its state if and only if the limit of
  • Fig. 2a shows an embodiment of such
  • a frequency divider 18 is provided, which is realized by a register Reg 1.
  • the register used in the illustrated example is a D flip-flop.
  • a register (Reg 1 in Fig. 2a) from a clock 15
  • a second clock signal (Sl.l in Fig. 2a) generated at half frequency.
  • the second clock signal Sl.l is from two registers Reg 2, Reg 3, and the two
  • the register Reg 3 or the operating parameter-dependent device 13 is via a long connection or a delay line 14 connected to the register Reg 1, so that in the lower permissible operating range its setup time (ts3 in Fig. 2b) is just kept.
  • the register Reg 2 or the operating-parameter-dependent device 12 via a shorter connection with Reg 1 register
  • the XOR exclusive gate In response to the clock signal, the XOR exclusive gate.
  • the comparison result S4 is stored by register 4 Reg 4 and can be used as a reset signal.
  • the registers are used as measurement registers, i. they serve as a measure of the remaining registers of the integrated circuit with those
  • the registers switch faster and the signal propagation times shorten.
  • the register 12 (Reg 2) is connected in such a way that in the upper permissible operating range its hold time (also hold time; Engl. Hold-time called) just yet can be met. If the permissible operating range is exceeded, the hold time is violated.
  • Fig. 3b shows the signals in case of operation just below the allowable upper
  • the hold time th2 is barely
  • Fig. 3c shows the signals in the case of operation above the allowable upper operating range. The hold time th2 is violated and the output of register 2
  • Delay element 16 designed significantly longer than the other registers (see Fig. 3a in comparison to Fig. 2a).
  • Delay elements 14 and 16 which delay the output signals of both operating-parameter-dependent devices 12, 13 differently, can simultaneously monitor the upper and lower predetermined limits of the operating parameter and can thus replace the circuit of FIG. 2a.
  • the principle of the device according to FIG. 3a is therefore based on the fact that with the
  • Delay element 14 and the further delay element 16 the input signals of the comparison element 11 relative to each other and to the clock 15 are delayed so that when a first upper threshold of the operating parameter or one of the input signals (S2, S3) to, by the clock signal (Sl. l) the comparison element (11) predetermined times, its switching state due to predetermined time delay changes, and at
  • Delay element 14, 16 the clock inputs Cl of
  • both can be
  • Operating parameter monitoring can be influenced by designing the monitoring circuit to trip early accordingly.
  • Circuit with the less sensitive trigger threshold (Bl in Figure 4) can activate the reset and when both circuits (Bl and B2 in Figure 4) a permissible
  • Detect operating range can resist the reset
  • the invention can be used and used in all digital and / or logic circuits.
  • circuit can be easily modified to operate with negative hold times.

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Abstract

Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung von Integrierten Schaltkreisen. Dabei wird durch einen Vergleich von Schaltzuständen von Eingangssignalen (S2, S3) an den zumindest zwei Eingängen eines Vergleichselements (11) an zumindest einem Ausgang des Vergleichselements (11) ein Signal (S4) generiert, dass angibt, dass eine vorgegebene Schwelle des zumindest einen Betriebsparameters unter- oder überschritten worden ist. Die beiden Eingangssignale werden von zumindest zwei betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen (12, 13) generiert und je nach momentanen Wert des zumindest einen Betriebsparameters in ihrem Schaltverhalten zeitlich verzögert. Zwischen den Eingangssignalen (S2, S3) des Vergleichselements (11) wird eine vorgegebene zeitliche Verzögerung erzeugt. Diese Verzögerung hat einen Wert derart, dass bei Überschreiten der vorgegebenen Schwelle des Betriebsparameters eines der Eingangssignale (S2, S3) zu dem, durch das Taktsignal (S1.1) dem Vergleichselement (11) vorgegebenen Zeitpunkten, seinen Schaltzustand aufgrund der vorgegebenen zeitlichen Verzögerung ändert und somit das Vergleichselement (11) diese Ungleichheit anzeigt und damit ein Überschreiten der Schwelle des zumindest einen Betriebsparameters signalisiert.

Description

Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung integrierter Schaltkreise und integrierter Schaltkreis mit
Betriebsparameter-Überwachung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung von Integrierten
Schaltkreisen .
Als Betriebsparameter kommen insbesondere die
Betriebsspannung bzw. die Spannungsversorgung und/oder die Betriebstemperatur von Integrierten Schaltkreisen in
Betracht .
Damit Integrierte Schaltkreise (IC engl.: Integrated
Circuits) sicher betrieben werden können, müssen Grenzwerte für die Betriebsparameter wie beispielsweise die
Spannungsversorgung und/oder die Betriebstemperatur
eingehalten werden. Wird z.B. die zulässige oder
vorgegebene Grenze der Spannungsversorgung unter- oder überschritten, ist ein fehlerfreier Betrieb des IC nicht mehr gewährleistet. Soll auch bei zu kleiner
Spannungsversorgung ein definierter Zustand erreicht werden, wird üblicherweise ein Spannungsmonitor IC
eingesetzt, welches die Spannung überwacht und bei
unterschreiten einer definierten Schwelle ein Resetsignal generiert .
BESTÄTIGUNGSKOPIE Die zunehmend kleiner werdenden Spannungsversorgungen mit immer kleiner werdenden zulässigen Toleranzen lassen sich zunehmend schwieriger und kostspieliger überwachen.
Teilweise werden Spannungsmonitore eingesetzt, welche erst außerhalb der zulässigen Spannungsversorgung ein
Resetsignal generieren und damit kleine Bereiche der
Spannungsversorgung in einem Undefinierten Zustand lassen.
Die üblicherweise eingesetzten Spannungsmonitore enthalten Analoge Schaltungen zur Überwachung der
Versorgungsspannung. Es gibt aber auch in digitalen ICs integrierte Spannungsmonitore. Jedoch ist es schwieriger analoge Schaltungen in ein Digitales IC mit zu integrieren. Entsprechend sind die Integrierten Spannungsmonitore sehr ungenau und lassen einen sehr weiten Spannungsbereich
Undefiniert .
Als Beispiel für die Betriebsspannung eines Integrierten Schaltkreis sei die Kernspannung für den FPGA Cyclon III der Firma Altera (www.altera.com) angegeben. Der zulässige Bereich ist laut Datenblatt (Herstellerangaben) :
Maximal: 1,25V
Typisch: 1,2V
Minimal: 1,15V
Eine typische Auslöseschelle des integrierten
Spannungsmonitors ist U = 0,77V. Damit ergibt sich ein Undefinierter Bereich von 0,77V bis 1,15V. In diesem
Bereich ist das Verhalten des IC Undefiniert. Es kann nicht sicher davon ausgegangen werden, dass die Schaltung bzw. der FPGA seine Funktion erfüllt. Zusätzlich erhöhen alle Spannungsmonitore die Kosten einer Schaltung. Insbesondere bei hohen Stückzahlen könnten so wirtschaftlich beträchtliche Kosten eingespart werden, sofern auf die externen oder internen Spannungsmonitore verzichtet werden könnte.
Nachteilig ist des Weiteren, dass die Spannungsmonitore Platz auf dem Schaltungsboard, der Leiterplatte oder der Chipfläche einnehmen. Während Chipfläche allgemein sehr kostbar ist, stellt sich deren Platzbedarf auch dem
allgemeinen Trend zur Miniaturisierung entgegen.
Weiter noch müssen die Spannungsmonitore an die Schaltung angepasst bzw. berechnet werden. Spannungsmonitore deren Undefinierter Bereich geringer ist als der in dem obigen
Beispiel angegebene, benötigen höhere Anforderungen an die Toleranz, was die Herstellungskosten erhöht.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine
Betriebsparameter-Überwachung zu schaffen, die keinen
Undefinierten Bereich bei der Betriebsparameter-Überwachung aufweist und insbesondere gut in digitale Schaltungen zu integrieren und gleichzeitig kostengünstig ist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Unter digitalen Schaltkreisen werden dabei im Folgenden alle Schaltkreisen verstanden, die im weitesten Sinne integrierte Bausteine einsetzen. Beispiele für diese
Integrierten Schaltkreise, bzw. Bausteine sind zum Beispiel Mikroprozessoren μC (engl, μθ; Microprocessor) , CPLD' s (engl. CPLD; Complex Programming Logic Device), FPGA' s (engl. FPGA; Field Programmable Gate Array) , ASIC's (engl. ASIC; Application Specific Integrated Circuit), DSP' s
(engl. DSP; Digital Signal Processor) oder andere
Ausgestaltungen programmierbarer Logik wie beispielsweise PLD' s (engl. PLD; Programming Logic Device) aber auch analoge Schaltkreisen die lediglich einige wenige,
einfacher aufgebaute IC s einsetzten. Die digitalen Schaltungen bzw. integrierte Schaltkreise oder Bausteine müssen dabei nicht direkt als reale Module vorliegen, sie können auch in einen abstraktren
Hardwarebeschreibungssprache wie beispielsweise VHDL (engl. VHDL; Very High Speed Integrated Circuit Description
Language) oder Verilog definiert und in programmierbaren Schaltungen umgesetzt sein.
Die Erfindung sieht demgemäß eine Vorrichtung zur
Betriebsparameter-Überwachung Integrierter Schaltkreise vor in welcher durch einen Vergleich von Schalt zuständen von Eingangssignalen an den zumindest zwei Eingängen eines Vergleichselements an dem zumindest einem Ausgang des
Vergleichselements ein Signal generiert wird, dass angibt, dass eine vorgegebene Schwelle des zumindest einen
Betriebsparameters unter- oder überschritten worden ist.
Die beiden Eingangssignale werden dazu von zumindest zwei betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen generiert und je nach momentanen Wert des zumindest einen Betriebsparameters in ihrem Schaltverhalten zeitlich verzögert. An die beiden betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen ist ein
Taktsignal angeschlossen, dass jeweils als Eingangsignal für die beiden betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen dient. Zwischen diesen beiden Eingangssignalen des Vergleichselements wird eine vorgegebene zeitliche
Verzögerung erzeugt, die durch ein Verzögerungselement hervorgerufen wird. Die Verzögerung des
Verzögerungselements weist einen Wert auf derart, dass bei Überschreiten der vorgegebenen Schwelle des
Betriebsparameters eine der Eingangssignale zu dem, durch das Taktsignal dem Vergleichselement vorgegebenen
Zeitpunkten, seinen Schalt zustand aufgrund der vorgegebenen zeitlichen Verzögerung ändert. Aufgrund der Änderung kann das Vergleichselement diese Ungleichheit anzeigen und damit ein Überschreiten der Schwelle des zumindest einen
Betriebsparameters signalisieren .
Es ist besonders zweckmäßig, die erfindungsgemäße
Vorrichtung direkt in dem zu überwachenden integrierten
Baustein zu implementieren. Damit wird erreicht, dass die gleichen Betriebsparameter, welche auf die
betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen wirken, auch im übrigen Schaltkreis gelten. Demgemäß betrifft die Erfindung auch einen integrierten Schaltkreis mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Allgemeinen wirken alle die Schaltzeit beeinflussenden Betriebsparameter gemeinsam auf die Vorrichtung ein und bestimmen, ob das
Vergleichselement eine Überschreitung der Schwelle der Schaltzeit anzeigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung überwacht damit allgemein, ob die, auch durch
herstellungsbedingte Toleranzen beeinflussten Schaltzeiten des integrierten Schaltkreises in einem bestimmten Bereich liegen. Es ist ersichtlich, dass dies einen großen Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Betriebsparameter- Überwachung darstellt. Die Vorrichtung kann demgemäß allgemeiner auch als Schaltzeit-Überwachungsvorrichtung bezeichnet werden, wobei das Vergleichselement das Überoder Unterschreiten einer Schwelle der Schaltzeit anzeigt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Betriebsparameter- Überwachung Integrierter Schaltkreise, wird das eine
Eingangssignal durch Einbringen des Verzögerungselementes, beziehungsweise durch die Auslegung des
Verzögerungselementes hinsichtlich der damit erzielten Verzögerung derart verzögert, dass bei einer der
betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen gerade noch die vorgegebene Anstiegs- oder Haltezeit eingehalten wird, so dass bei Überschreiten der vorgegebenen Schwelle des
Betriebsparameters einer der Eingangsschalt zustände seinen Schalt zustand ändert und somit das Vergleichselement diese Ungleichheit anzeigt und damit ein Überschreiten der
Schwelle des zumindest einen Betriebsparameters
signalisiert wird. Eine Lücke in der Betriebsparameter- Überwachung tritt somit nicht mehr auf.
Mit anderen Worten sollte die zeitliche Verzögerung so gewählt werden, dass bei Erreichen des Grenzwertes des zu überwachenden Betriebsparameters die Setup-Zeit der einen betriebsparameterabhängigen Vorrichtung gerade noch
eingehalten wird so dass sich der Schalt zustand am Ausgang noch nicht geändert hat. Wird dieser Grenzwert
überschritten, wird die Setup-Zeit nicht mehr eingehalten und am Ausgang der betriebsparameterabhängige Vorrichtung wechselt der Schalt zustand . Der Setup-Zeit der anderen betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen soll dabei besser eingehalten werden, so dass sich bei Überschreiten des
Grenzwertes dieser Wert noch nicht ändert. Der zeitliche Abstand zueinander kann dabei aber sehr kurz sein, solange am Ausgang bei Überschreiten der vorgegebenen Grenzwertes der Betriebsparameter noch ein ungleicher Schalt zustand zwischen den beiden Signalen vorliegt. So ist ein sicheres Anzeigen der Betriebsparameterüberschreitung gewährleistet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Betriebsparameter-Überwachung erfolgt die Generierung der beiden Eingangssignale unter Ansprechen auf einen gemeinsamen Takt, der an den beiden
betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen und an das
Vergleichselement angeschlossen ist. Ein zeitsynchroner
Prozessablauf ist somit auch in komplizierten Integrierten Schaltkreisen gewährleistet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Betriebsparameter-Überwachung wird mittels eines weiteren Verzögerungselements der Taktpfad des gemeinsamen Takts der beiden
betriebsparameterabhängigen Vorrichtung und des
Vergleichselements verlängert, außer des Pfades derjenigen betriebsparameterabhängigen Vorrichtung dessen Eingang nicht mit dem Verzögerungselement versehen ist und wobei das weitere Verzögerungselement derart beschaffen ist, dass ein Über- und ein Unterschreiten registriert wird. So kann mit nur einer Schaltung eine Grenze für das Über- und das Unterschreiten vorgegeben werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Betriebsparameter- Überwachung wird die Betriebsparameterüberwachung in einer Logischen Schaltung, einem Mikroprozessor, einem Digitalen Signalprozessor, einem CPLD, in einem FPGA und/oder in einem ASIC oder vergleichbaren Integrierten Schaltkreis bzw. allgemein in einem PLD implementiert. Damit können die erwähnten Schaltkreise zuverlässiger als bisher betrieben werden, da bei überschreiten der Betriebsparameter ein Signal zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehet, dass diese Überschreitung anzeigt. Die Implementierung kann dabei intern oder extern erfolgen. Demgemäß kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Betriebsparameter gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in einer der vorgenannten integrierten Schaltungen implementiert sein, oder auch extern an eine dieser integrierten Schaltungen
angeschlossen oder Bestandteil einer elektronischen
Schaltung mit einer dieser integrierten Schaltungen sein.
Es ist besonders vorteilhaft wenn die
betriebparameterabhängigen Verzögerungselemente mittels D-FlipFlops realisiert werden. Diese geben das Signal das an ihrem Eingang liegt synchron zu dem ebenfalls an ihnen anliegenden Takt wieder aus. Je nach Temperatur des IC ist die Ausgabe mit einer Verzögerung behaftet. Mit anderen Worten dient das FlipFlop als Messinstrument bzw. als
Indikator wie schnell die Register in dem Integrierten Schaltkreis arbeiten.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Vergleichselement eine Exklusive-Oder-Verknüpfung bzw. eine Exklusive-Oder- Funktionalität aufweist. So wird nur bei Ungleichheit in beiden Signalpfaden ein entsprechendes Signal generiert, dass anzeigt, dass die zulässigen oder vorgegebenen
Betriebsparametergrenzen überschritten wurden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Betriebsparameter- Überwachung wird die Einrichtung zur Bereitstellung eines abgeleiteten Takts durch einen Frequenzteiler für die Taktsignale gebildet. Dabei wird aus dem gemeinsamen Takt durch Frequenzteiler, beispielsweise mittels eines
Flipflops, wie einem
D- oder T-FlipFlop, ein abgeleitetes Signal halber Frequenz erzeugt das als abgeleiteter Takt dient. Besonders
vorteilhaft ist ein Teilerverhältnis von 1/2. Es sind aber auch andere ganzzahlige Teilerverhältnisse denkbar.
Es ist weiterhin vorteilhaft wenn zur Betriebsparameter- Überwachung zusätzlich ein Spannungsmonitor, beispielsweise implementiert in einem IC, eingesetzt wird. Dieser kann dann aktiv werden, wenn die erfindungsgemäße
Betriebsparameter-Überwachung nicht mehr aktiv ist. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Betriebsparameter- Überwachung vorzugsweise für den Bereich direkt unter den Grenzen der Betriebsparametern zuständig, während das
Spannungsmonitor IC sehr große Abweichungen in den
Betriebsparameter erfasst, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht mehr erfasst werden können.
Das Signal, welches das Überschreiten der
Betriebsparametergrenzen anzeigt, wird gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung nicht direkt von dem
Vergleichselement, sondern von einem oder mehreren
zwischengeschalteten digitalen Filtern erzeugt. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung des Signals,
beispielsweise hinsichtlich dessen Dauer oder Spannung.
Es ist weiterhin besonders vorteilhaft wenn die
erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest zweimal mit
unterschiedlichen Auslöseschwellen in einer
Parallelanordnung aufgebaut ist. Damit kann ein
Hystereseverhalten für das Signal das die Betriebsparameterüberschreitung anzeigt erzeugt werden. So kann beispielsweise eine Betriebsparameterüberwachung mit zwei unterschiedlichen Auslöseschwellen aufgebaut werden. Die Schaltung mit der weniger empfindlicheren
Auslöseschwelle kann das Signal aktivieren und wenn beide Schaltkreise einen zulässigen Betriebsbereich detektieren kann das Signal wieder zurückgenommen werden. Es können aber auch mehr als zwei Elemente zusammengeschaltet werden. Mit anderen Worten ist in Weiterbildung der Erfindung eine Schaltung mit zumindest zwei erfindungsgemäße
Betriebsparameter-Überwachungsvorrichtungen vorgesehen. Die Schaltung kann Bestandteil eines integrierten Schaltkreises sein, oder zumindest einen integrierten Schaltkreis
umfassen, dessen Betriebsparameter mit denn beiden
erfindungsgemäßen Bet iebsparameter- Überwachungsvorrichtungen überwacht werden.
Es ist weiterhin vorteilhaft wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung ein weiteres Schaltmodul mit
Speicherfunktionalität umfasst, um das Signal das die
Betriebsparameterüberschreitung anzeigt zu speichern. Mit anderen Worten umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Speicher, insbesondere in Form ein weiteren
Schaltungsmoduls mit Speicherfunktionalität, um das Signal, welches angibt, dass eine vorgegebene Schwelle des
zumindest einen Betriebsparameters unter- oder
überschritten worden ist, zu speichern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die
beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert. Dabei
verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder
entsprechende Elemente. Es zeigen:
Fig. la einen Integrierten Schaltkreis zusammen mit einer Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung nach Stand der Technik in einer Prinzipschaltung. Das Verhalten des IC ist somit in einem bestimmten Bereich außerhalb der zulässigen oder vorgegebenen Betriebsparameter Undefiniert, wie in dem Graph auf der rechten Seite skizziert.
Fig. lb zeigt einen Integrierten Schaltkreis zusammen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Betriebsparameter-Überwachung in einer Prinzipschaltung.
Fig. 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer logischen Grundschaltung zur Betriebsparameter-Überwachung
Integrierter Schaltkreise. In Fig. 2a wird dabei die
Untergrenze eines Betriebsparameters überwacht.
Fig. 2b zeigt das Signalverlaufsdiagramm der in Fig. 2a gezeigten logischen Grundschaltung zur
Betriebsparameter-Überwachung innerhalb des zulässigen oder vorgegebenen Betriebsbereichs.
Fig. 2c zeigt das Signalverlaufsdiagramm der in Fig. 2a gezeigten logischen Grundschaltung zur
Betriebsparameter-Überwachung bei Unterschreiten des zulässigen oder vorgegebenen Betriebsbereichs.
Fig. 3a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer logischen Grundschaltung zur Betriebsparameter-Überwachung Integrierter Schaltkreise. In Fig. 3a wird dabei die Unter- und Obergrenze eines Betriebsparameters gleichzeitig überwacht . Fig. 3b zeigt das Signalverlaufsdiagramm der in Fig. 3a gezeigten logischen Grundschaltung zur
Betriebsparameter-Überwachung innerhalb des zulässigen oder vorgegebenen Betriebsbereichs.
Fig. 3c zeigt das Signal erlaufsdiagramm der in Fig. 3a gezeigten logischen Grundschaltung zur
Betriebsparameter-Überwachung bei Überschreiten des
zulässigen oder vorgegebenen Betriebsbereichs.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer logischen Grundschaltung zur Betriebsparameter-Überwachung Integrierter Schaltkreise. In Fig. 4 sind dabei zwei
Betriebsparameter-Überwachungsschaltungen mit jeweils unterschiedlichen Auslöseschwellen parallel angeordnet.
Fig. la zeigt einen Integrierten Schaltkreis 1 zusammen mit einer Vorrichtung zur Versorgungsspannungs-Überwachung 2 nach Stand der Technik. Beide Komponenten sind dabei auf einer Leiterplatte 3 aufgebracht. Überschreitet die
Spannungsversorgung des IC einen bestimmten Grenzwert, wird ein Resetsignal 4 generiert. Allerdings bleibt ein
bestimmter Spannungsbereich in einem Undefinierten Zustand, weil die Versorgungsspannungs-Überwachung 2 nicht bündig an die vorgegebenen oder zulässigen Spannungsgrenzwerte des Integrierten Schaltkreises 1 anschließt. Dies ist in dem Graph auf der rechten Seite von Fig. la demonstriert. Hier ist die momentane Versorgungsspannungswert U als
Spannungsfunktion 5 über der Zeit t aufgetragen. Der untere Grenzwert der Versorgungsspannung 6 des Integrierten
Schaltkreises 1 ist als gestrichelte Linie eingezeichnet. Die Grenzspannung 7 ab welcher die Versorgungsspannungs- Überwachung 2 eingreift ebenfalls. Somit ist nur in einem Bereich 8 garantiert, dass das Überschreiten registriert wird. Der Bereich 9 ist der Bereich, in dem der Integrierte Schaltkreis 1 zwar in einen unzulässigen Betriebsbereich arbeitet, dieser wird aber von der Versorgungsspannungs- Überwachung 2 nicht erkannt. In diesem Bereich kann das funktionsrichtige Arbeiten des Integrierten Schaltkreises 1 nicht garantiert werden. Wird ein IC außerhalb des zulässigen Bereichs betrieben
(beispielsweise mit einer zu kleinen Spannung oder zu hohen Temperatur) , schalten die darin enthaltenden Register langsamer. Es kommt zu längeren Signallaufzeiten wodurch die Setup-Zeiten (auch Anstiegszeit, engl. „Setup-time" genannt) für ein folgendes Register nicht eingehalten werden kann und sich dadurch ein falsches Verhalten ergibt.
Die Erfindung nutzt dieses Verhalten gezielt aus um den Zustand des unzulässigen Betriebsbereichs zu erkennen, wie in Fig. lb beschrieben. Fig. lb zeigt einen Integrierten
Schaltkreis 1, in welchem eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung 10 implementiert ist, in einer Prinzipschaltung. Dabei werden in einem
Vergleichselement 11 Schaltzustände von zwei
Eingangssignalen S2, S3 verglichen. Die Eingangssignale S2, S3 werden dabei von zwei betriebsparameterabhängigen
Vorrichtungen 12, 13 generiert und je nach momentanen Wert des zumindest einen Betriebsparameters -beispielsweise die Spannungsversorgung- in ihrem Schaltverhalten zeitlich verzögert.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus
Komponenten des integrierten Schaltkreises bringt den Vorteil, dass die Überwachung so genau wie möglich den gleichen Bedingungen ausgesetzt ist, wie die eigentliche Funktion der integrierten Schaltung. Beispielsweise kann es im IC viel heißer sein als außerhalb, auch die
Versorgungsspannung kann im IC Aufgrund von
Spannungsabfällen auf dem Versorgungspfad eine andere sein als extern. Jedes IC kann aufgrund von
Herstellungsschwankungen unterschiedlich ausfallen und damit etwas andere Grenzen bei den Betriebsparametern aufweisen. Die vorgeschlagene integrierte
Betriebsparameterüberwachung auf Basis der Register
berücksichtigt diese herstellungsbedingten Grenzen
automatisch. Die Herstellungstoleranzen, die Temperatur und die Versorgungsspannung bestimmen im Allgemeinen alle gemeinsam die Grenze einer korrekten Funktion eines
integrierten Schaltkreises. Da die erfindungsgemäße
Vorrichtung direkt im integrierten Schaltkreis
implementiert ist und diese entsprechend wie die übrigen Elemente des Schaltkreises auf Änderungen von
Betriebsparametern reagiert, kann damit unabhängig von der Art des oder der Betriebsparameter das Vorliegen von
Bedingungen für die korrekte Funktion des integrierten Schaltkreises überwacht werden. Ist diese Verzögerung z.B. aufgrund eines Absinkens der Spannungsversorgung zu groß, kann es zu dem oben
beschriebenen Fehlverhalten des Integrierten Schaltreises 1 kommen. Unabhängig von dieser Verzögerung würde das
Vergleichselement 11 aber immer anzeigen das beide
Eingangsignale S2, S3 identisch sind, da die
Eingangssignale S2, S3 momentan noch in Phase zueinander sind. Wird in die Betriebsparameter-Überwachung 10 jedoch ein Verzögerungselement 14 eingebracht (in Fig. lb beispielhaft vor der betriebsparameterabhängigen
Vorrichtungen 13 eingezeichnet), sind die beiden
Eingangssignale S2, S3 nun nicht mehr in Phase. Wird der Verzögerungswert derart gewählt, dass die Setupzeit dieser betriebsparameterabhängigen Vorrichtung 13 bei dem
Erreichen der vorgegebenen Grenzwertes der
Versorgungsspannung gerade noch eingehalten wird, kann das Überschreiten einfach festgestellt werden. Wird nämlich die Grenze überschritten, wird die vorgegeben Setupzeit des betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen 13 nicht mehr eingehalten und am Ausgang S3 wechselt der Schaltzustand . Da die andere betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen 12 diese zusätzliche Verzögerung nicht aufweist, ist deren Schalt zustand unverändert. Nun sind die beiden Signale S2 und S3 aber nicht mehr gleich und das Vergleichselement 11 registriert diese Ungleichheit. Da die Verzögerung genau auf die Grenze der Setup-Zeit festgesetzt wurde zeigt das Vergleichselement 11 also genau ein Über- oder
Unterschreiten des Grenzwertes an. Dieses Signal kann nun weiter ausgewertet werden, beispielsweise als Resetsignal oder als Signal für Schaltungen, welche die
Versorgungsspannung entsprechend erhöhen.
Da die Verzögerung des Verzögerungselements
-beispielsweise mittels einer Verzögerungsleitungannähernd beliebig vorgebbar ist, kann sie derart gewählt werden, dass eines der Eingangssignale S2 oder S3 genau dann seinen Zustand wechselt, wenn die Grenze des
Betriebsparameters erreicht oder überschritten wurde.
Fig. 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen
logischen Grundschaltung zur Betriebsparameter-Überwachung Integrierter Schaltkreise mittels geeigneter logischer Module. Für eine bessere Zuordnung sind in Fig. 2a die einzelnen Elemente zusätzlich mit den entsprechenden
Bezugszeichen aus Fig. 1b versehen. Demgemäß umfasst bei den folgenden Beispielen das
Vergleichselement 11 ein Register Reg 4 und ein XOR-Gatter (in den nachfolgenden Figuren mit =1 bezeichnet), die beiden betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen 12, 13 werden durch die Register Reg 2 bzw. Reg 3 realisiert.
Weiterhin ist ein Frequenzteiler 18 vorgesehen, der durch ein Register Reg 1 realisiert wird. Als Register dient bei dem dargestellten Beispiel ein D-Flipflop. Um eine
Frequenzteilung zu erreichen, ist der Ausgang Q des
Registers Reg 1 mit dessen Eingang 1D verbunden. Dadurch ändert sich nach jeder Schaltflanke des Taktsignals der Schalt zustand des Flipflops, so dass nach jeder zweiten Schaltflanke des Taktsignals der Ausgang Q wieder auf seinen Anfangswert zurückkehrt. In der Ausführungsform nach Fig. 2a werden die
betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen durch Register repräsentiert, die wie oben erwähnt, je nach Wert des
Betriebsparameters ihre Schaltzeit verändern. Als Register können, wie auch durch die Schaltsymbole ersichtlich, D- Flipflops verwendet werden. In Fig. 2a wird dabei die
Untergrenze der Betriebsparameter überwacht. Dazu wird mit einem Register (Reg 1 in Fig. 2a) aus einem Takt 15 ein zweites Taktsignal (Sl.l in Fig. 2a) mit halber Frequenz erzeugt. Das zweite Taktsignal Sl.l wird von zwei Registern Reg 2, Reg 3, beziehungsweise den beiden
betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen 12, 13
gespeichert. Das Register Reg 3, beziehungsweise die betriebsparameterabhängige Vorrichtung 13 ist über eine lange Verbindung oder eine Verzögerungsleitung 14 mit dem Register Reg 1 verbunden, so das im unteren zulässigen Betriebsbereich seine Setupzeit (ts3 in Fig. 2b) gerade noch eingehalten wird. Demgegenüber ist das Register Reg 2, beziehungsweise die betriebsparameterabhängige Vorrichtung 12 über eine kürzere Verbindung mit Register Reg 1
verbunden, so dass im unteren zulässigen Betriebsbereich seine Setupzeit (ts2 in Fig. 2b) noch mit großer Reserve eingehalten wird. Im gesamten zulässigen Betriebsbereich haben somit die Ausgänge von Register Reg 2 und Register Reg 3 den gleichen Zustand. Ein mit den Ausgängen
verbundenes Exklusiv-Oder-Gatter XOR (in Fig. 2a mit „=1" symbolisiert) vergleicht die Ausgangssignale S2, S3
miteinander. Solange die Signale gleich sind, bleibt sein Ausgang inaktiv. Neben den Registern Reg 2 und Reg 3 ist auch das Register Reg 4 des Vergleichselements 11 an den Takt 15 angeschlossen. Das Register Reg 4 fragt unter
Ansprechen auf das Taktsignal das Exklusiv-Oder-Gatter XOR ab.
Je nach Wert des Betriebsparameters ergeben sich die
Signalverläufe wie in Fig. 2b bzw. 2c gezeigt. In Fig. 2b und Fig. 2c ist dabei das Signalverlaufsdiagramm über der Zeit t aufgetragen. Wird nun der zulässige Betriebsbereich verlassen, indem z.B. die für fehlerfreien Betrieb minimal nötige Spannungsversorgung unterschritten wird, ergeben sich Signalverläufe wie in Fig. 2c gezeigt. Bewegt sich der Betriebsparameter im erlaubten Bereich, ergeben sich die Signalverläufe aus Fig. 2b. Das Signal Sl.l kommt jetzt bei Register Reg 2 etwas später an, als S1.2. Die Setup Zeit ts2 von Register 2 Reg 2 verringert sich, da sie aber große Reserven hat, wird die Setupzeit ts2 nicht unterschritten. Der Ausgang von Register 2 Reg 2 bleibt unverändert. Auch bei Register Reg 3 kommt das Signal etwas später an (S1.3 in Fig. 2b) . Bei Register Reg 3 gibt es aufgrund der Verzögerungsleitung jedoch am Schwellwert des
Betriebsparameters keine Reserven bei seiner Setup Zeit ts3. Die Setupzeit von Register Reg 3 wird beim Verlassen des zugelassenen Bereichs des Betriebsparameters
unterschritten wodurch sich sein Ausgangssignal S3 um eine Taktperiode verschiebt.
Das Exklusiv-Oder-Gatter (=1 in Fig. 2a) stellt jetzt beim Vergleich zu den durch das am Register Reg 4 durch den Takt 15 vorgegebenen Abfragezeitpunkten des Exklusiv-Oder- Gatters ein Unterschied fest. Das Vergleichsergebnis S4 wird von Register 4 Reg 4 gespeichert und kann als Reset- Signal verwendet werden.
Mit anderen Worten werden die Register als Messregister verwendet, d.h. sie dienen als Messgröße für die restlichen Register des Integrierten Schaltkreises mit denen
festgestellt wird, ab wann die Betriebsparameter allgemein, bzw. die Kombination der Versorgungsspannung, der
Temperatur und der Herstellungsbedingten Eigenschaften des individuellen Integrierten Schaltkreises ein zeitrichtiges Schalten nicht mehr zulassen.
Nach diesem Prinzip kann auch die obere Grenze des
Betriebsbereichs überwacht werden (zu große
Spannungsversorgung, zu tiefe Temperaturen) . In diesem Fall schalten die Register schneller und die Signallaufzeiten verkürzen sich. Damit dieser Zustand erkannt werden kann, wird das Register 12 (Reg 2) so verbunden, dass im oberen zulässigen Betriebsbereich seine Holdzeit (auch Haltezeit; engl. Hold-time genannt) gerade noch eingehalten werden kann. Bei Überschreiten des zulässigen Betriebsbereichs wird die Holdzeit verletzt. Fig. 3b zeigt die Signale im Fall eines Betriebs knapp unter dem zulässigen oberen
Betriebsbereich. Die Holdzeit th2 wird gerade noch
eingehalten, während th3 noch reichlich Reserve hat.
Fig. 3c zeigt die Signale im Fall eines Betriebs oberhalb des zulässigen oberen Betriebsbereichs. Die Holdzeit th2 wird verletzt und das Ausgangssignal von Register 2
verschiebt sich um eine Taktperiode. So wird auch in diesem Fall vom Exklusiv-Oder-Gatter (=1 in Fig. 3a) ein
Unterschied erkannt und damit ein Reset-Signal erzeugt. Damit die Holdzeit in Register Reg 2, im oberen
Betriebsbereich gerade noch eingehalten wird, ist dessen Verbindung mit dem Taktsignal mittels eines weiteren
Verzögerungselements 16 deutlich länger ausgelegt als bei den anderen Registern (siehe Fig. 3a im Vergleich zu Fig. 2a) . Die Schaltung aus Fig. 3a mit den
Verzögerungselementen 14 und 16, welche die Ausgangssignale beider betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen 12, 13 unterschiedlich verzögern, kann dabei den oberen und unteren vorgegebenen Grenzwert des Betriebsparameters gleichzeitig überwachen und kann somit die Schaltung nach Fig. 2a ersetzen. Das Prinzip der Vorrichtung gemäß Fig. 3a beruht zusammenfassend also darauf, dass mit dem
Verzögerungselement 14 und dem weiteren Verzögerungselement 16 die Eingangssignale des Vergleichselements 11 relativ zueinander und zum Takt 15 so verzögert werden, dass bei Überschreiten eines ersten oberen Schwellwerts des oder der Betriebsparameter eines der Eingangssignale (S2, S3) zu dem, durch das Taktsignal (Sl.l) dem Vergleichselement (11) vorgegebenen Zeitpunkten, seinen Schalt zustand aufgrund der vorgegebenen zeitlichen Verzögerung ändert, und bei
Unterschreiten eines zweiten, unteren Schwellwerts des oder der Betriebsparameter das andere der Eingangssignale (S2, S3) zu dem, durch das Taktsignal (Sl.l) dem
Vergleichselement 11 vorgegebenen Zeitpunkten, seinen
Schalt zustand aufgrund der vorgegebenen zeitlichen
Verzögerung ändert. Dabei ist jeweils eines
Verzögerungselement 14, 16 den Takteingängen Cl der
betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen 12, 13
vorgeschaltet.
In einem Integrierten Schaltkreis lassen sich beide
Schaltungen leicht realisieren. In einem FPGA ist die
Schaltung nach Fig. 2a einfacher zu programmieren als nach Fig. 3a.
Sinkt die Versorgungsspannung auf einen so kleinen Wert, dass selbst die Überwachungs-Schaltung nicht mehr
funktioniert, kann dies auch sehr einfach von einer
ungenauen Integrierten Spannungsüberwachung erkannt werden. Die Kombination einer sehr einfachen herkömmlichen
Integrierten Spannungsüberwachung mit der hier
beschriebenen Überwachung ergibt eine sehr kostengünstige aber dennoch sehr genaue Überwachung aller
Betriebsparameter .
Eine eventuell gewünschte Sicherheitsreserve bei der
Betriebsparameterüberwachung kann beeinflusst werden, indem die Überwachungsschaltung so ausgelegt wird, dass sie entsprechend früh auslöst.
Es ist auch möglich eine Hysterese für die Reset- Generierung zu realisieren, indem die
Betriebsparameterüberwachung zweimal mit unterschiedlichen Auslöseschwellen aufgebaut wird (siehe Fig. 4). Die
Schaltung mit der weniger empfindlicheren Auslöseschwelle (Bl in Fig.4) kann den Reset aktivieren und wenn beide Schaltungen (Bl und B2 in Fig.4) einen zulässigen
Betriebsbereich detektieren kann der Reset wider
zurückgenommen werden.
Ebenso ist es möglich, den Reset nicht direkt von der
Betriebsparameterüberwachung zu erzeugen sondern einen Digitalen Filter zwischenzuschalten.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann. Zum Beispiel können auch mehrere Vorrichtungen zur Betriebsparameter-Überwachung nebeneinander angeordnet sein bzw. parallel arbeiten, um beispielsweise die
Betriebsparameter an verschieden Stellen innerhalb des Integrierten Schaltkreises zu überwachen.
Insbesondere kann die Erfindung in allen digitalen und/oder logischen Schaltungen eingesetzt und verwendet werden.
Weiterhin kann die Schaltung einfach abgewandelt werden, um mit negativen Holdzeiten betrieben zu werden.
Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) integrierter Schaltkreise (1) in welcher
- durch einen Vergleich von Schalt zuständen von
Eingangssignalen (S2, S3) an den zumindest zwei Eingängen eines Vergleichselements (11) an zumindest einem Ausgang des Vergleichselements (11) ein Signal (S4) generiert wird, dass angibt, dass eine vorgegebene Schwelle des zumindest einen Betriebsparameters unter- oder überschritten worden ist, und wobei
- die beiden Eingangssignale von zumindest zwei
betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen (12, 13)
generiert und je nach momentanen Wert des zumindest einen Betriebsparameters in ihrem Schaltverhalten zeitlich verzögert werden und wobei
- ein Taktsignal (Sl.l) an die beiden
betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen (12, 13)
angeschlossen ist, dass jeweils als Eingangsignal für die betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen (12, 13) dient und wobei
- zwischen diesen Eingangssignalen (S2, S3) des
Vergleichselements (11) eine vorgegebene zeitliche
Verzögerung erzeugt wird, die durch ein Verzögerungselement (14) hervorgerufen wird und wobei
- die Verzögerung des Verzögerungselements (14) einen Wert aufweist, derart, dass bei Überschreiten der vorgegebenen Schwelle des Betriebsparameters eines der Eingangssignale (S2, S3) zu den durch das Taktsignal (Sl.l) dem
Vergleichselement (11) vorgegebenen Zeitpunkten seinen Schalt zustand aufgrund der vorgegebenen zeitlichen
Verzögerung ändert und somit das Vergleichselement (11) diese Ungleichheit anzeigt und damit ein Überschreiten der Schwelle des zumindest einen Betriebsparameters
signalisiert wird.
2. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) integrierter Schaltkreise (1), nach Anspruch 1, wobei das eine Eingangssignal (S1.2, S1.3) durch Einbringen des Verzögerungselementes (14) gerade noch die vorgegebene Anstiegs- oder Haltezeit der einen
betriebsparameterabhängigen Vorrichtung (12, 13) einhält, so dass bei Überschreiten der vorgegebenen Schwelle des
Betriebsparameters eine der Eingangsschalt zustände seinen Schalt zustand ändert und somit das Vergleichselement (11) diese Ungleichheit anzeigt und damit ein Überschreiten der Schwelle des zumindest einen Betriebsparameters
signalisiert wird.
3. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) integrierter Schaltkreise (1), nach einem der vorstehenden Ansprüche wobei die Generierung der beiden Eingangssignale unter Ansprechen auf einen gemeinsamen Takt (15) erfolgt, der an den beiden betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen (12, 13) und an das Vergleichselement (11) angeschlossen ist .
4. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Verzögerungselement (16) vorgesehen ist, so dass mit dem Verzögerungselement (14) und dem weiteren Verzögerungselement (16) die Eingangssignale des
Vergleichselements (11) relativ zueinander und zum Takt (15) so verzögert werden, dass bei Überschreiten eines ersten oberen Schwellwerts eines Betriebsparameters eines der Eingangssignale (S2, S3) zu dem, durch das Taktsignal (Sl.l) dem Vergleichselement (11) vorgegebenen Zeitpunkten seinen Schalt zustand aufgrund der vorgegebenen zeitlichen Verzögerung ändert, und bei Unterschreiten eines zweiten, unteren Schwellwerts eines Betriebsparameters das andere der Eingangssignale (S2, S3) zu dem, durch das Taktsignal (Sl.l) dem Vergleichselement 11 vorgegebenen Zeitpunkten, seinen Schalt zustand aufgrund der vorgegebenen zeitlichen Verzögerung ändert.
5. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße Betriebsparameter-Überwachung (10) in einer Logischen Schaltung, einem Mikroprozessor, einem Digitalen Signalprozessor, einem CPLD, einem FPGA und/oder in einem ASIC intern oder extern implementiert ist .
6. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die betriebsparameterabhängigen Vorrichtungen (12) und (13) durch D-FlipFlops realisiert werden.
7. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichselement (11) eine Exklusiv-Oder-
Verknüpfung, bzw. Exklusiv-Oder-Funktionalität aufweist.
8. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Frequenzteiler für die Taktsignale umfasst.
9. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung einen
Spannungsmonitor umfasst.
10. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest zwei
Betriebsparameter-Überwachungsvorrichtungen (10) mit jeweils unterschiedlichen Auslöseschwellen in einer
Parallelanordnung umfasst.
11. Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Speicher, insbesondere in Form ein weiteren
Schaltungsmoduls mit Speicherfunktionalität, umfasst, um das Signal (S4), dass angibt, dass eine vorgegebene
Schwelle des zumindest einen Betriebsparameters unter- oder überschritten worden ist, zu speichern.
12. Integrierter Schaltkreis mit einer Vorrichtung zur Betriebsparameter-Überwachung (10) nach einem der
vorstehenden Ansprüche.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen
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